船用造水機常見故障原因及對策

蔡 艷，張 斌，王一峰

(1.南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京 210048;2.江蘇悅達(dá)國際海運有限公司，江蘇鹽城 224000)

船用造水機常見故障原因及對策

蔡 艷1，張 斌1，王一峰2

(1.南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京 210048;2.江蘇悅達(dá)國際海運有限公司，江蘇鹽城 224000)

遠(yuǎn)洋運輸船舶上的造水機對于運輸?shù)慕?jīng)濟效益和航情變化的應(yīng)對能力具有十分重要的意義。一旦遇到造水機發(fā)生故障，不僅影響船員的正常生活，還會危及船舶的運輸安全，因此保證造水機正常工作，提供充足的淡水就顯得非常必要。文章對造水機常見故障的原因進行了分析，并提出了一些對策措施，對提高航運的經(jīng)濟性和安全性，具有重要意義。

造水機;故障原因;對策措施

船舶在營運過程中，每天都要消耗相當(dāng)數(shù)量的淡水，以滿足動力裝置運轉(zhuǎn)和船員生活用水的需求。船舶所需的淡水，固然可以從出發(fā)港用水艙攜帶，但這樣做必然要占據(jù)一定的艙容，影響噸位，而且一旦航情發(fā)生變化，所帶的淡水不僅在數(shù)量上而且在質(zhì)量上，往往很難滿足需求，特別是在航線較長的遠(yuǎn)洋船舶，作業(yè)時間較長的特種船舶，儲水的機動性就顯得十分必要，利用船舶自身的能力來制造淡水就可以隨時獲得新鮮、合格、充足的淡水，帶來性能上和經(jīng)濟上的雙重效益，所以現(xiàn)代遠(yuǎn)洋船舶都裝設(shè)海水淡化裝置，習(xí)慣稱造水機。

海水制淡的方法很多，目前大多數(shù)船舶使用蒸餾法海水淡化裝置。

1 蒸餾法－真空沸騰式造水機工作原理

從海水中取出淡水或去除鹽分都可以達(dá)到海水淡化的目的。目前船舶上主要運用前一種方法，即從海水中直接取出淡水，核心設(shè)備是真空沸騰式海水淡化裝置。根據(jù)鹽分幾乎不溶于低壓蒸汽的原理，在高真空度的蒸發(fā)器內(nèi)，利用船舶柴油機缸套冷卻水的余熱先加熱海水并使之汽化，然后再將蒸汽冷凝，得到幾乎不含鹽分的蒸餾水。其優(yōu)點在于:①利用主機缸套冷卻水的余熱，提高了船舶動力裝置的經(jīng)濟性;②沸點不高 (蒸發(fā)溫度約40℃)，加熱溫差不大，加熱器結(jié)垢較輕;③造水機中沒有運動部件，使用和維護較其它設(shè)備簡單。

如圖1所示，真空沸騰式海水淡化裝置主要部分是蒸餾器，采用管殼式換熱器的蒸餾器下部有豎管式的蒸發(fā)器，海水泵所抽海水的一部分經(jīng)過給水調(diào)節(jié)閥送入蒸發(fā)器，在豎管內(nèi)自下向上流過。作為加熱介質(zhì)的主機缸套水從管外流過，對海水加熱，豎管內(nèi)的海水達(dá)到沸點后即開始汽化，流出豎管后的蒸汽從水中逸出，繞過橫置在蒸發(fā)器上方的管殼式冷凝器兩側(cè)的汽水分離器，從冷凝器殼體上部的開口進入冷凝器。供冷卻用的海水在冷凝器管內(nèi)流過，管外的蒸汽被冷凝為淡水。冷凝水聚集在冷凝器底部，經(jīng)冷凝水泵抽出送至淡水柜。

在蒸發(fā)器內(nèi)，因部分汽化而濃縮的海水稱為鹽水，鹽水含鹽過高會使蒸汽攜帶的水珠含鹽量增加，影響所產(chǎn)淡水質(zhì)量，鹽水由鹽水泵排出船舷外。蒸餾器中海水的蒸發(fā)和蒸汽的冷凝都是在真空下進行的，真空度的建立和維持依賴于真空泵;真空泵和鹽水泵一般都采用噴射泵，工作水由造水機海水泵供給。

圖1 真空沸騰式海水淡化裝置原理圖

2 造水機造水量減少的原因和對策措施

式中:K為傳熱系數(shù)，W/(m2·℃);A為換熱面積，m2;t為對數(shù)平均溫差，℃;Qa為蒸發(fā)器中的熱損失，W;h2，h1為蒸汽、水的焓值，J/kg。

由造水量計算公式可知，造水機的淡水產(chǎn)量主要取決于蒸發(fā)器的蒸發(fā)量，因而與影響蒸發(fā)器傳熱效果的傳熱系數(shù)、換熱面積、海水沸點、主機缸套水溫度等因素有關(guān)，另外還受到蒸發(fā)器的海水的流量和溫度因素的影響。

造水機的造水量可根據(jù)下式計算:

引起造水機造水量不足的原因有:①蒸發(fā)器換熱面結(jié)垢嚴(yán)重，導(dǎo)致傳熱系數(shù)小影響傳熱效果;②真空度不足，導(dǎo)致海水沸點提高;③主機缸套水加熱溫度低;④進蒸發(fā)器的通道淤堵使得蒸發(fā)器的給水量不足，管殼式蒸發(fā)器的水位過低;⑤冷凝水泵出口的電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)，淡水回流。

造水機造水量的多少，直接取決于蒸發(fā)量的大小，從實際案例看，造水機產(chǎn)量的降低的主要原因有:①真空度建立不起來或不能保持;②換熱面臟污結(jié)垢。

例1:某船的造水機設(shè)計造水量為25 t/d，而現(xiàn)今造水量不足3 t/d，查閱《輪機日志》得知，造水機原日產(chǎn)量可達(dá)20 t以上。

造水機殼體上有多處焊補痕跡，同時在使用時注意到真空表顯示真空度不足。根據(jù)以往經(jīng)驗，點燃一支煙 (注意:機艙是嚴(yán)禁抽煙，需格外注意，小心使用)，小心緩慢地在造水機殼體表面移動檢查，特別注意檢查焊縫，接縫處，發(fā)現(xiàn)焊接的地方有多處有煙吸進去的現(xiàn)象，顯然殼體氣密性不佳，導(dǎo)致真空度達(dá)不到設(shè)計值的要求，使得海水沸點相應(yīng)提高，蒸發(fā)器的產(chǎn)汽量下降，造水量減少。經(jīng)重新修理殼體，工作后造水量正常。

例2:某船造水機造水量日漸減少，最后造水量不足8 t，但在實際操作中真空度符合設(shè)計要求，各工作參數(shù)也正常。

在造水時通過觀察，發(fā)現(xiàn)給水流量在同樣的壓力下，蒸發(fā)器管孔處沸騰的水泡明顯減少，沒有“水燒開”的樣子。顯然，這是蒸發(fā)器大量結(jié)垢所致。

水垢主要成分是CaCO3、CaSO4和Mg(OH)2，后者在海水中的溶解度很低，前兩者隨溫度的升高而降低，很容易在加熱面結(jié)晶析出而成水垢，其機理如下:

停下設(shè)備打開蒸發(fā)器，看到管壁上結(jié)有一層白垢，管壁結(jié)垢后導(dǎo)致傳熱能力下降，可見造水量減少與蒸發(fā)器管壁結(jié)垢有關(guān)。還注意到以前每次到港后，打開造水機前蓋投藥除垢時，蒸發(fā)器中的海水都沒有放掉，除垢藥劑直接投入到蒸發(fā)器中，化解藥品用海水，且藥品說明書中寫到“可用海水”，而且以往一直是這樣操作。本人以前遇到過此類情況，知道用海水做溶解藥品的溶劑是不合適的，因為海水的某些成分會抑制除垢劑的藥力。長期使用海水為溶劑，每次除垢都除不盡，只能導(dǎo)致結(jié)垢越來越嚴(yán)重，傳熱效果越來越差，造水量也就越來越少了。癥結(jié)找出后，將造水機蒸發(fā)器內(nèi)海水排盡，加灌淡水，投藥加溫，除垢效果馬上顯見。紅色的藥液反應(yīng)后變成了褐黃色，說明藥力已全部中和，而以前用海水除垢很難反應(yīng)成此顏色，遂排盡，再灌入淡水，投藥加溫，反復(fù)幾次投藥處理后，除垢效果達(dá)到說明書中所說:“當(dāng)溶液保持紅色達(dá)1 h，則清潔過程可以認(rèn)為已完畢，排放掉溶液?！痹焖畽C工作后造水正常。

這一問題的發(fā)生，與操作者的理解能力和知識水平有很大的關(guān)系:UNITOR公司關(guān)于除垢劑藥品的使用說明書譯文中明確指出:“除垢劑通常用淡水稀釋”，這句話本來不會引起歧義，但為什么還會用海水來稀釋呢?這可能與下面的一段譯文有關(guān):“硫酸鈣和氫氧化鎂需較強的酸溶液，酸的強度不足時需用1份氯化鈉 (食鹽)比20份除垢劑;如食鹽不足，另外一個方法是將除垢劑溶在海水中?！闭沁@一段文字中的“另外一個方法”讓人誤以為可將藥投入海水中。其實，從“1份”食鹽與“20份”藥的比例中，應(yīng)該正確理解為當(dāng)沒鹽的情況下，可用一定比例的海水來代替所缺的鹽，而不是全用海水。

以后每次除垢都先將蒸發(fā)器中的海水放掉，加灌淡水，再投藥除垢，再沒出現(xiàn)過上述問題。

3 淡水含鹽量過高的原因和對策

淡水含鹽量過高的主要原因有:①加熱介質(zhì)的流量過大、溫度過高或真空度過高導(dǎo)致蒸發(fā)量過大，沸騰過于劇烈;②給水量太小;③排鹽水的流量不足，以致鹽水水位太高，造成汽水分離程度不足;④汽水分離器效果差;⑤冷凝器漏泄，冷卻海水進入冷凝水中。

某船在航行途中，造水機報警，顯示冷凝水含鹽量超標(biāo)，停止后重新啟動，一會兒又是同樣的報警，其間觀測到真空表讀數(shù)較平時有細(xì)微變化，回流電磁閥開啟，通淡水艙的彈簧閥自動關(guān)閉，鹽度計顯示鹽分指數(shù)偏高，從取水樣的閥門上放出冷凝水，嘗試感覺不出來咸味，反復(fù)幾次啟停仍然如此，排除蒸餾系統(tǒng)的問題，判斷可能是鹽分檢測裝置有問題。檢查鹽度計也正常，沒有問題。再次啟動造水機，運行過程中觀察到沸騰程度和鹽水水位正常，可以判斷是冷凝器發(fā)生漏泄，冷卻海水漏泄到冷凝水中去了;停造水機、冷凝水泵，并關(guān)閉通向淡水艙的水閥，放出冷凝器中的凝水，繼續(xù)供冷卻水給冷凝器，一段時間后發(fā)現(xiàn)冷凝水水位計水位逐漸升高，從取水閥門上放出的水有明顯咸味，證明判斷正確。拆下冷凝器端蓋，啟動海水供給水泵，抽真空，用前述檢查造水機殼體漏泄真空方法檢查，沒有發(fā)現(xiàn)異常，改用水壓試驗的方法查漏，發(fā)現(xiàn)在管與管板的擴接處和某一根管有漏泄，修理后，重新使用正常。

4 建議

由于海水中鹽分及雜質(zhì)含量較高，特別是加熱后鹽分及雜質(zhì)含量更高，除造成設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重影響傳熱效果外，還經(jīng)常發(fā)生換熱器的腐蝕和穴蝕現(xiàn)象，建議用淡水代替海水進行冷卻，實施方案有:①用淡水代替艉尖艙用于冷卻艉軸管的壓艙海水，通過“泵－造水機－冷凝器”實現(xiàn)強制循環(huán)冷卻;②用冷卻效果好、維護方便的板式冷凝器代替管殼式冷凝器。這樣既可以避免了冷凝器的結(jié)垢和腐蝕，也避免了蒸發(fā)量足夠而冷凝量不夠造成的造水量不足，對設(shè)備的長周期安全運行有積極的意義。

5 結(jié)論

造水機在船舶航行中具有很特殊的作用，特別是遠(yuǎn)洋船舶，造水機一旦出現(xiàn)故障會嚴(yán)重影響船舶的正常營運。因此，管理人員平時要加強知識的學(xué)習(xí)和經(jīng)驗的積累，提高業(yè)務(wù)水平，確保造水機長期安全工作。

［1］費千.船舶輔機［M］.大連:大連海事大學(xué)出版社，2010.

［2］王俊鶴.海水淡化［M］.北京:科學(xué)出版社，1978.

［3］王世昌.海水淡化工程［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［4］黃福賜.工程熱力學(xué)原理和應(yīng)用［M］.北京:電力工業(yè)出版社，1982.

［5］童鈞耕，蔣智敏，沈維道.工程熱力學(xué)［M］.北京:高等教育出版社，2001.

Water-desalination machine on ocean-going ship is of great importance to its transportation for both economic efficiency and repartee capacity to some changeable sailing condition.Trouble on water-desalination machine will not only influence the crew＇s normal life but the safety of the ship in its transportation.To guarantee the regular work of the machine and provide sufficient fresh water，this article gives analysis to the trouble cause and some countermeasures for economy and safety.

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1001－8328(2012)05－0011－03

蔡艷 (1971-)，女，江蘇鹽城人，工程師，大學(xué)?？疲饕獜氖略O(shè)備管理工作。

2012－06－25